LED工矿灯具知识培训.

奇辰照明电器有限公司LED(LightEmittingDiode)，又称发光二极管，是利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端施加正向电压时，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光、远红外光、近红外光。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。LEDPN结•LEDPN结位于LED芯片内部•LED结温(Tj)无法直接测量寿命长光效高无辐射低功耗驱动电压低可以调光控制定向发光体积小光通量（lm）由一光源所发射并被人眼感知之所有辐射能量称之为光通量。光通量用符号Φ表示，单位为流明（lm）。一般情况下，同类型的灯的功率越高，光通量也越大。发光强度（cd）光源在某一方向立体角之内光通量大小。单位：坎德拉(candela,cd)一般而言，光源会向不同方向以不同之强度放射出其光通量。在特定方向所放出之可见光辐射强度称为光强度。亮度（cd/m²)亮度（L）是表示眼睛从某一方向所看到物体反射光的强度。单位：坎德拉/平方米[cd/m^2]光源光效寿命普通白炽灯12lm/W小于2000小时螺旋节能灯60lm/W小于8000小时T5荧光灯96lm/W10000小时左右白光LED300lm/W70000小时色温(ColorTemperature)当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（开尔文，开氏度=摄氏度+273.15）表示。显色性(Colorrenderingproperty)原则上，人造光线应与自然光线相同，使人的肉眼能正确辨别事物的颜色，当然，这要根据照明的位置和目的而定。光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。通常叫做显色指数（Ra）。显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致照度(Illuminance,E)单位：勒克斯(Lux,lx)照度是光通量与被照面之比值。1lux之照度为1lumen之光通量均匀分布在面积为一平方米之区域1勒克斯（lx）相当于被照面上光通量为1流明（1m）时的照度。夏季阳光强烈的中午地面照度约50001x，冬天晴天时地面照度约为20001x，晴朗的月夜地面照度约0.21x。有时为了充分利用光源，常在光源上附加一个反射装置，使得某些方向能够得到比较多的光通量，以增加这一被照面上的照度。例如汽车前灯、手电筒、摄影灯等。]什么叫LED光衰光衰是指LED经过一段时间的点亮后,其光强会比原来的光强要低,而低了的部分就是LED的光衰。一般LED封装厂家做测试是在实验室的条件下(25℃的常温下),以20MA的直流电连续点亮LED1000小时来对比其点亮前后的光强.行业内部标准为：1000小时光衰为0。3000小时光衰为1%10000小时光衰为3%。5万小时光衰不大于30%就可以。一颗LED灯珠理想寿命的使用环境温度是在30度，此时LED白灯工作时的支架温度不会超过45度。当然，温度越高灯珠的光衰越快。导热硅脂导热硅脂也叫散热膏、导热膏是一种高导热绝缘有机硅材料，几乎永远不固化，可在-50℃—+230℃的温度下长期保持使用时的脂膏状态。优点：具有优异的电绝缘性，又有优异的导热性(导热系数2.0W/m·K。）缺点：长时间处在高温下易蒸发粉状。导热硅胶导热硅胶是高端的导热化合物，不会导电的特性可以避免诸如电路短路等风险（导热系数1.2W/m.K）优点：具有高粘结性能和超强的导热效果，绝缘的性能缺点：不适用于聚碳酸酯（PC）和铜材料的应用，阻热系数高。石墨片石墨片散热效率高、占用空间小、重量轻，沿两个方向均匀导热，（导热系数150～1200W/m.k）优点：优秀的导热系数，比金属的导热还好，热阻低。缺点：需固定、难绝缘、安装复杂第一种：物质本身或当物质与物质接触时，能量的传递就被称为热传导，这是最普遍的一种热传递方式，由能量较低的粒子和能量较高的粒子直接接触碰撞来传递能量。相对而言，热传导方式局限于固体和液体，因为气体的分子构成并不是很紧密，它们之间能量的传递被称为热扩散。第二种：对流指的是流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。具体应用到实际来看，热对流又有两种不同的情况，即：自然对流和强制对流。自然对流指的是流体运动，成因是温度差，温度高的流体密度较低，因此质量轻，相对就会向上运动。强制对流则是流体受外在的强制驱动(如风扇带动的空气流动),驱动力向什么地方，流体就向什么地方运动，因此这种热对流更有效率和可指向性。第三种：热辐射是一种可以在没有任何介质的情况下，不需要接触，就能够发生热交换的传递方式，也就是说，热辐射其实就是以波的形式达到热交换的目的。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。对于LED来说一般分为两种电源：恒功率和恒流。恒功率：是输出电流和电压的乘积，一般是输出电压恒定，检测负载电流超过额定值是保护。恒流：是输出电压在一定范围，但只要检测到负载，输出电流一直按额定恒流不变，就是输出一直固定电流。一般情况下，电源内损坏最多的元件以二极管、保险管为主。主要是LED光源透镜与LED芯片的视角发生多次折射，以及透镜所使用的材料的散粉含量，等综合因素所产生的。好的LED光圈为均匀的一个圆，差的LED光斑分为黄蓝两色不均匀分布，其原因是：由于白光LED本身制造工艺上的缺陷加上与反射杯或透镜的配合误差，则造成“黄圈”现象。其中大部分造成光圈的原因为反光杯或透镜不匹配。光效单位：流明每瓦[lm/W]光效是指电能转换成光能的效率。光效的计算：光效=光通量/功率例如：100W的路灯，光通量是12000Lm,光效就等于12000/100=120Lm/W。反推知道功率、光效，求光通量：100*120=12000Lm。大功率：1w以上小功率：1w以下仿流明灯珠：仿流明灯珠：模仿美国琉明斯（PhilipsLumileds）的一种分装形式的，封装形式上一样，但是品质比原厂要差很远。功率电流光通量1W350ma50-140Lm2W450ma100-210Lm3W700ma150-250LmCopyright©2006,Cree,Inc.在大功率LED中，散热是个很重要问题。若不采取散热措施，则大功率LED的芯片温度会急速上升，当其结温（Tj）上升超过最大允许温度时（一般是150℃），大功率LED会因过热而损坏。因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作之一就是散热设计。LED芯片的PN结处是LED发光的唯一來源。在通电发光状态下,PN结区域将变得非常热。当LED在长时间处于高温工作状态下,將会影响光输出及使用寿命。对于LED的结温能产生影响的因数有：•室温下的LED周围的环境溫度•热系統的结构組成及导热材料的热阻•通过LED的电流大小LED的结溫用热阻来衡量LED热量从PN结通过导热通道将热量导出的能力•低热阻=良好散热jspRthj-sp:从PN结(j)到焊点(sp)的热阻•单位:℃/WCopyright©2006,Cree,Inc.一般而言,开启30分钟(1200sec)后基本达到热平衡必须有一个能较长时间工作的好的热沉01020304050607080901000100200300400500600700800900Time(Sec)Temperature(ºC)200mA350mA450mA功率[功率P(W)]=[电压(V)]x[电流(A)]例:3.3Vx0.35A=1.155W已知单颗灯珠电压为3.2V，电流为0.35A，灯板灯珠排列方式为15串6并，求输出电压、电流和功率。电压为15串*3.2V=48V电流为6并*0.35=2.1A功率为48V*2.1A=100.8W串联：串联电路电压越串越大，电流不变。并联：并联电路电流越并越大，电压不变。已知下列图中灯板单颗灯珠为3.2V，0.35A。求整个灯板是几串几并、电压是多少、电流是多少、多大功率？15串0并、48V、0.35A、16.8W